Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики – The Universe Times | 23.04.2019

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Обсерватория "Гайя" обнаружила кристаллизирующиеся белые карлики

Обсерватория “Гайя” обнаружила кристаллизирующиеся белые карлики

В данных, полученных космическим аппаратом “Гайя” Европейского Космического Агентства, впервые удалось определить то, как белые карлики, являющиеся мёртвыми остатками звёзд, таких как наше Солнце, превращаются в твёрдые сферы, когда внутри них остывает горячий газ.

Белый карлик

Представление художника о белом карлике, находящимся в процессе кристаллизации. Источник: University of Warwick/Mark Garlick

Этот процесс затвердевания, или кристаллизации, материала внутри белых карликов был предсказан 50 лет назад, но только с запуском “Гайи” астрономы смогли наблюдать достаточное количество этих объектов с такой точностью, чтобы увидеть картину, раскрывающую этот процесс.

“Раньше мы могли наблюдать несколько сотен белых карликов, расположенных от нас на относительно небольших расстояниях. Многие из них находились в скоплениях и поэтому имели одинаковый возраст. Благодаря этой обсерватории мы теперь имеем данные о расстоянии, яркости и цвете сотен тысяч белых карликов, населяющих большую область во внешнем диске Млечного Пути. Эти данные охватывают огромный диапазон начальных масс и возрастов”, – говорит Пьер-Эммануэль Трамбле из Университета Уорика, Великобритания, ведущий автор статьи, опубликованной в Nature.

Обсерватория “Гайя” совершила прорыв именно в точной оценке расстояния до этих звёзд, что позволило астрономам с беспрецедентной точностью измерить их истинную светимость.

Эволюция звёзд

Представление художника о некоторых возможных эволюционных путях звёзд различных начальных масс. Некоторые протозвёзды, например коричневые карлики, никогда не станут достаточно горячими, чтобы стать полноценными звёздами. Они просто остынут и исчезнут. Красные карлики являются наиболее распространённым типом звёзд, которые живут до тех пор, пока не выработают весь свой водород в гелий. Затем они превращаются в белых карликов. Звёзды, подобные Солнцу, раздуваются до красных гигантов перед сбрасыванием их внешних оболочек, которые затем становится красочной туманностью. А ядра этих звёзд становятся красными карликами. Самые крупные звёзды взрываютя очень быстро. Как только полностью сгорает их топливо, происходит взрыв сверхновой звезды или вспышка гамма-излучения. В результате этого от звезды остаётся нейтронная звезда или чёрная дыра. Источник: ESA

Белые карлики – остатки обычных звёзд, похожих на наше Солнце. Как только эти звёзды сжигают всё ядерное топливо в своём ядре, они сбрасывают внешнюю оболочку, оставляя после себя горячее ядро, которое начинает постепенно остывать.

Эти сверхплотные остатки при охлаждении всё ещё испускают тепловое излучение и видны астрономам как довольно слабые объекты. По оценкам, до 97 процентов звёзд Млечного Пути в конечном итоге превратятся в белых карликов, в то время как самые массивные звёзды превратятся в нейтронные или чёрные дыры.

Охлаждение белых карликов длится миллиарды лет. Как только они достигают определенной температуры, первоначально горячая материя внутри ядра звезды начинает кристаллизоваться, становясь твердой. Процесс этот похож на превращение жидкой воды в лёд на Земле при нуле градусов Цельсия. Разница состоит в том, что температура, при которой происходит это затвердевание в белых карликах, чрезвычайно высока – около 10 миллионов градусов Цельсия.

В этом исследовании астрономы проанализировали более 15000 подобных объектов на расстоянии трёхсот световых лет от Земли. Благодаря “Гайи” они смогли увидеть эти кристаллизующиеся белые карлики и выделить их в отдельную группу.

Белые карлики

Эта схема, известная как диаграмма Герцшпрунга-Рассела сочетает в себе информацию о яркости, цветах и расстояниях более 15000 белых карликов в 300 световых годах от Земли. Данные, показанные чёрными точками, получены от второго выпуска каталога “Гайя”. На диаграмме синие линии показывают последовательность охлаждения белых карликов с различной массой-0.6, 0.9 и 1.1 частей массы нашего Солнца, как и было предсказано в теоретических моделях. Источник: Courtesy of Pier-Emmanuel Tremblay et al

“Мы видели группы белых карликов разных цветов и разной светимости, которые иначе не были бы связаны друг с другом с точки зрения их эволюции. Мы поняли, что это не отдельная популяция белых карликов, а эффект охлаждения и кристаллизации, предсказанный 50 лет назад”.

Тепло, выделяющееся в процессе кристаллизации, длящегося несколько миллиардов лет, как бы замедляет эволюцию белых карликов: мёртвые звёзды перестают тускнеть и в результате оказываются на два миллиарда лет моложе, чем они есть на самом деле. Это, в свою очередь, влияет на наше понимание звёздных скоплений, частью которых и являются эти белые карлики.

“Белые карлики традиционно используются для оценки возраста целых популяций, таких как скопления звёзд, находящихся во внешнем диск и в гало нашего Млечного Пути. Сейчас мы должны заняться разработкой улучшенных моделей кристаллизации, чтобы получить более точные оценки возраста этих систем”.

Не все белые карлики кристаллизуются с одинаковой скоростью. Более массивные звёзды остывают быстрее и достигают температуры, при которой кристаллизация происходит примерно через миллиард лет. Белые карлики с меньшими массами, находящиеся ближе к ожидаемой конечной стадии Солнца, охлаждаются медленнее: им требуется до шести миллиардов лет, чтобы превратиться в мёртвые твёрдые сферы.

У Солнца есть ещё около пяти миллиардов лет, прежде чем оно станет белым карликом, и астрономы считают, что потребуется ещё пять миллиардов лет, чтобы в конечном итоге остыть до кристаллической сферы.

“Этот результат подчеркивает универсальность “Гайи” и её возможность работать по многим прикладным направлениям. Это исследование интересно уже хотя бы потому, что, такое сканирование звёзд по небу и измерение их свойств может привести к доказательству плазменных явлений в материи настолько плотной, которую будет невозможно проверить в лаборатории”, – Тимо Прусти, научный сотрудник проекта “Гайя” в Европейском Космическом Агентстве.

По информации Европейского Космического Агентства.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google